DE3912255C2 - Rotationsverdichter zur Verdichtung von Kältemittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationsverdichter zur Verdichtung von Kältemittel, insbesondere ausgeführt als Spiralverdichter, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Hermetisch gekapselte Rotationsverdichter lassen sich prinzipiell in zwei Bautypen unterteilen, nämlich hochdruckseitige und niederdruckseitige Verdichter. Dies bedeutet lediglich, daß bei einem hochdruckseitigen Verdichter der die Antriebsvorrichtung aufnehmende Bereich im hermetisch abgedichteten Gehäuse unter Auslaßddruck und damit unter hohem Ddruck steht, während bei einem niederdruckseitigen Verdichter der die Antriebsvorrichtung aufnehmende Bereich unter Ansaugdruck und damit also niedrigem Druck steht.

Bei Rotationsverdichtern besteht generell das Problem, daß schon verdichtetes Kältemittel dazu tendiert, vom Auslaßbereich durch den Verdichtungsbereich zum unter Ansaugdruck stehenden Bereich im Gehäuse des Verdichters zurückzuströmen und dort den Druck zu erhöhen. Dies kann man dadurch jedenfalls zum größten Teil verhindern, daß man überhaupt eine Rückwärtsdrehung des umlaufenden Förderelementes eines solchen Rotationsverdichterts vermeidet. Unabhängig von einer Rückwärtsdrehung vermeidet eine solche Rückströmung ein auslaßseitiges Rückschlagventil.

Die Lehre der Erfindung geht aus von einem niederdruckseitigen Rotationsverdichter, also einem Rotationsverdichter, bei dem die Antriebsvorrichtung zum Antrieb des umlaufenden Förderelementes in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich im Gehäuse angeordnet ist. Bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Rotationsverdichter (US-PS 47 44 733) ist zur Verhinderung einer Rückströmung von Kältemittel aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich zurück in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich am Ausgang der Ausstoßöffnung ein Auslaß-Rückschlagventil angeordnet. Selbst wenn also das umlaufende Förderelement bei Abschalten dieses Rotationsverdichters oder bei Verpolung des Elektromotors der Antriebsvorrichtung rückwärts drehen sollte, kann Kältemittel aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich nicht zurückströmen. Ein gewisses Problem stellt aber der bei einer Rückwärtsdrehung dann auftretende niedrige Druck in der Ausgangsseitig vom Auslaß-Rückschlagventil geschlossenen Ausstoßöffnung dar. Dieser Unterdruck kann zwar physikalisch 1 bar nicht überschreiten und ist also solcher natürlich unproblematisch. Ungeachtet dessen hat sich aber gezeigt, daß bei dem bekannten niederdruckseitigen Rotationsverdichter Schäden an den Förderelementen insbesondere an den auslaßseitigen Enden auftreten. Diese Probleme sind besonders auffallend, wenn es sich um einen Spiralverdichter, wie im Stand der Technik, handelt, bei dem die Förderelemente evolventenkurvenähnlich ineinandergreifen.

Bei einem Rotationsverdichter der zweiten Bauart, nämlich einem hochdruckseitigen Rotationsverdichter (US-PS 45 60 330), ist es bekannt, an der Ansaugleitung ein Rückschlagventil anzuordnen, das bei einer Rückwärtsdrehung des umlaufenden Förderelementes schließt. Bei Rückwärtsdrehung tritt hier ein sehr hoher Druck im an sich im normalen Betrieb unter niedrigem Druck stehenden Ansaugbereich auf, durch den die hier ebenfalls evolventenkurvenähnlich aneinander abwälzenden Begrenzungselemente der Förderelemente beschädigt werden können. Hier ist vorgesehen, den hohen Druck an der Ansaugseite der Förderelemente durch ein Druckausgleichsventil zum unter Auslaßdruck, also ohnehin unter hohem Druck, stehenden Bereich des hermetisch abgedichteten Gehäuses abzuleiten. Damit sind dann alle Bereiche im Gehäuse des Verdichters unter einheitlich hohem Druck, der hier mehrere bar beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten, eingangs erläuterten niederdruckseitigen Rotationsverdichter mit einem ausgangs der Ausstoßöffnung angeordneten Auslaß-Rückschlagventil so auszugestalten und weiterzubilden, daß Schäden an den Förderelementen beim Auftreten von Rückwärtsdrehungen des umlaufenden Förderelementes vermieden werden.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem Rotationsverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß sich die Schäden an den Förderelementen beim Rückwärtsdrehen nicht in erster Linie auf den Unterdruck zurückführen lassen, sondern wohl von nicht hinreichender Schmierung und Kühlung in erster Linie verursacht sind. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das umlaufende Förderelement beim Rückwärtsdrehen jedenfalls anfänglich kurzzeitig sehr stark beschleunigt wird und eigentlich einer besonders guten Schmierung bedürfte. Die Lösung gelingt mit der Lehre der Erfindung dadurch, daß ein Bypass-Pfad von dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich zurück zur Ausstoßöffnung vor dem Auslaß-Rückschlagventil geschaffen wird, der den unter Auslaßdruck stehenden Bereich im Gehäuse unangetastet läßt. Über das in diesem Bypass-Pfad angeordnete Druckausgleichsventil, das auch hier als Rückschlagventil wirkt, kann dann, wenn der Auslaßdruck des Kältemittels geringer ist als der Druck im unter Ansaugdruck stehenden Bereich - was insbesondere bei rückwärtsdrehendem umlaufenden Förderelement auftritt -, Kältemittel aus dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich durch den Druckausgleichskanal im feststehenden Förderelement zurück zur Ausstoßöffnung strömen. Dadurch wird gerade das besonders beanspruchte hochdruckseitige Ende der Förderelemente weiterhin mit Kältemittel und von diesem mitgerissenem Schmieröl versorgt, so daß den Förderelementen auch bei rückwärtsdrehendem Verdichter weder Schmieröl noch Kühlung durch das strömende Kältemittel fehlen.

Die erfindungsgemäß auch für den Ausnahmefall eines rückwärtsdrehenden Rotationsverdichters realisierte Schmierung und Kühlung der Förderelemente durch strömendes Kältemittel ist konstruktiv und kostenmäßig erheblich günstiger als eine zusätzliche Schmierung über Schmieröl-Förderkanäle direkt an die Förderelemente, was natürlich bei Vorhandensein einer Öl-Schmierungsanordnung, wie bei dem erfindungsgemäßen Rotationsverdichter, an sich möglich wäre.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rotationsverdichters sind Gegenstand der Unteransprüche. Herstellungstechnisch ist eine Gestaltung besonders zweckmäßig, die eine Zweiteilung des Druckausgleichskanals mit dazwischen an der Oberfläche des feststehenden Förderelementes im unter Auslaßdruck stehenden Bereich angeordnetem, jedoch dagegen abgedichteten Druckausgleichsventil zum Inhalt hat. Dadurch können die beiden Teile des Druckausgleichskanals als einfache Schrägbohrungen in das feststehende Förderelement eingebracht werden und die etwas komplizierten Teile des Druckausgleichsventils können an dem Förderelement von außen her angebracht werden.

Die Lehre der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Querschnitt einen niederdruckseitigen Rotationsverdichter der Spiralbauart,

Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung den Verdichtungsbereich des Rotationsverdichters aus Fig. 1,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3,

Fig. 4 im Querschnitt, teilweise, den Gegenstand aus Fig. 2,

Fig. 5 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 5-5, wobei der Verdichter normal arbeitet,

Fig. 6 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 5-5, wobei der Verdichter bzw. die Förderelemente des Verdichters rückwärts drehen,

Fig. 7 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 7-7,

Fig. 8 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3, wobei es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel handelt,

Fig. 9 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie 9-9,

Fig. 10 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3, wobei es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel handelt und

Fig. 11 den Gegenstand aus Fig. 10 im Schnitt entlang der Linie 11-11.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Verdichter 20 für Kälte­ mittel. Bei dem Verdichter 20 handelt es sich um einen in einem hermetischen Gehäuse 22 gekapselten Rotationsverdichter. Fig. 1 zeigt den Verdichter 20 nicht im Detail, zumal dies zum Verständnis der Gestaltung und Funktion des erfindungsgemäßen Verdichters nicht erforderlich ist. Das in den Figuren darge­ stellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdichters bezieht sich auf einen Rotationsverdichter der Spiralbauart. Jedoch läßt sich der hier zu­ grundeliegende Erfindungsgedanke bei jedem anderen Rotationsverdichter verwirk­ lichen.

Zur weiterführenden Erörterung eines Rotationsverdichters bzw. einer Verdränger­ pumpe der Spiralbauart sowohl bezüglich dessen bzw. deren prinzipieller Arbeits­ weise und Konstruktionsdetails wird auf die US-Patente US 8 01 182, US 39 24 977, US 40 82 484 und US 44 15 318 verwiesen.

Innerhalb des hermetischen Gehäuses 22 ist ein feststehendes Förderelement 24 angeordnet. Im feststehenden Förderelement 24 ist ein mittig angeordneter, als Ausstoßöffnung 26 dienender Durchgang vorgesehen. Im Abstand und parallel zu dem feststehenden Förderelement 24 ist ein umlaufendes Förderelement 28 vorge­ sehen. Auf dem feststehenden Förderelement 24 ist ein dort befestigtes evolven­ tenkurvenähnlich verlaufendes Begrenzungselement 30 ausgebildet. Auf dem um­ laufenden Förderelement ist ebenfalls ein evolventenkurvenähnlich verlaufen­ des Begrenzungselement 32 vorgesehen, das zusammen mit dem Förderelement 28 eine umlaufende Bewegung ausführt. Die Begrenzungselemente 30, 32 sind derart auf den Förderelementen 24, 28 angeordnet, daß sie ineinandergreifen und dabei eine Mehrzahl Taschen bilden, deren Volumen zur Mitte der Begrenzungselemente 30, 32 hin abnehmen. Ein Schwenkglied 34 bewirkt eine erzwungene, drehfeste Umlauf­ bewegung des umlaufenden Förderelementes 28.

Das feststehende Förderelement 24 dient desweiteren zur Unterteilung des herme­ tischen Gehäuses in einen unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 und einen unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38. Die Unterteilung des hermetischen Gehäuses 22 in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 und den unter Ansaugdruck stehen­ den Bereich 38 könnte ebenso durch andere Vorrichtungen, beispielsweise durch eine unabhängige Trennwand, erreicht werden. Die Verwendung des feststehenden Förderelementes 24 als Unterteilung des hermetischen Gehäuses 22 ist nur bei­ spielhaft und soll die diesbezüglichen Ausgestaltungsmöglichkeiten nicht ein­ schränken. Eine Ansaugöffnung 40 dient zum Einströmen des Kältemittels in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 des hermetischen Gehäuses 22. Eine Aus­ stoßöffnung 42 dient zum Ausstoßen des verdichteten Kältemittels aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 des hermetischen Gehäuses 22.

Der Verdichter 20 wird durch einen in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 des hermetischen Gehäuses 22 angeordneten Elektromotor 50 angetrieben. Zu dem Elektromotor 50 gehören ein Stator 52 und ein Anker 54. Eine Antriebswelle 56 erstreckt sich durch den Anker 54 hindurch und ragt mit ihrem unteren Ende in einen Ölsammelbehälter 58. Am unteren Ende der Antriebswelle 56 ist eine Zen­ trifugalölpumpe 60 vorgesehen. Die Zentrifugalölpumpe fördert Öl aus dem Öl­ sammelbehälter 58 durch einen innerhalb der Antriebswelle 56 ausgebildeten Öl­ kanal 62 nach oben. Das so durch den inneren Ölkanal 62 nach oben geförderte Öl schmiert der Reibung ausgesetzte Oberflächen innerhalb des Verdichters 20, z.B. das untere Hauptlager 64 der Antriebswelle 56. Das Hauptlager 64 der Antriebs­ welle 56 wird von einem am hermetischen Gehäuse 22 befestigten Rahmen 66 ge­ tragen. Der Rahmen 66 weist desweiteren andere Lager und Vorrichtungen auf, die zur Aufnahme bzw. zur Lagerung des umlaufenden Förderelementes 28 erforderlich sind. Die Zentrifugalölpumpe 60, der Elektromotor 50, Bauteile des Elektromo­ tors 50 und Vorrichtungen zur Aufnahme des Elektromotors 50 sind im Detail nicht erläutert, da sie für sich im Stand der Technik allgemein bekannt sind. Anstelle einer Zentrifugalölpumpe könnte ebenso eine Zahnradpumpe od. dgl. verwendet wer­ den.

Der Verdichter 20 weist desweiteren eine Vorrichtung zur Verhinderung eines Rückströmens des Kältemittels von dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 in die Ausstoßöffnung 26 auf. Ein solches Rückströmen des Kältemittels würde dann auftreten, wenn der in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 herrschende Kältemitteldruck den in der Ausstoßöffnung 26 herrschenden Kältemitteldruck über­ schreitet. Vorzugsweise ist dazu ein Auslaßventil 100 vorgesehen. Dieses Auslaß­ ventil 100 ist im allgemeinen auf dem feststehenden Förderelement 24 an die Aus­ stoßöffnung 26 angrenzend angeordnet. Das Auslaßventil 100 könnte als Schwimmer­ ventil, Überdruckventil oder als sonstwie geeignetes Ventil ausgeführt sein.

Das Ventil 100 weist vorzugsweise eine Ventilhubbegrenzung 120, zwei Führungs­ schultern 130 und einen beweglichen Ventilkörper 140 auf. Der Ventilkörper 140 ist zwischen einer die Ausstoßöffnung 26 sperrenden und einer die Ausstoßöffnung 26 freigebenden Position bewegbar. In der freigebenden Position liegt der Ven­ tilkörper 140 an der Ventilhubbegrenzung 120 an, so daß Kältemittel aus der Aus­ stoßöffnung 26 in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 des hermetischen Gehäuses 22 strömen kann. In der die Ausstoßöffnung 26 sperrenden Position deckt der Ventilkörper 140 in abdichtender Weise die Ausstoßöffnung 26 ab und verhin­ dert dadurch eine Strömung des Kältemittels aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 in die Ausstoßöffnung 26 hinein. Wie später noch genauer beschrieben wird, nimmt der bewegliche Ventilkörper 140 seine die Ausstoßöffnung 26 sperren­ de Position unter zwei Betriebsbedingungen des Verdichters 20 ein. Dies ge­ schieht zum einen bei stillstehendem Verdichter 20, zum anderen bei rückwärts­ drehendem Verdichter. Bei dem in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungs­ beispiel ist auf der oberen Oberfläche 190 des feststehenden Förderelementes 24 ein Druckausgleichsventil 200 vorgesehen. Zu dem Druckausgleichsventil 200 ge­ hören ein Ventilgehäuse 220 und ein Ventilkörper 240. Das Ventilgehäuse 220 bildet gemeinsam mit der oberen Oberfläche 190 eine Druckausgleichskammer 210. Innerhalb der Druckausgleichskammer 210 läßt sich der Ventilkörper 240 auf ei­ nen auf dem Ventilkörper 240 wirkenden Druckunterschied hin zwischen einer ge­ öffneten und geschlossenen Position bewegen.

Eine sich mit dem einen Ende in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 des hermetischen Gehäuses 22 und mit dem anderen Ende in die durch das Ventilgehäuse 220 und die obere Oberfläche 190 gebildete Druckausgleichskammer 210 erstrecken­ de Bohrung bildet einen ersten Druckausgleichskanal 260, der eine Kältemittel­ strömung aus dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 in die Druckausgleichs­ kammer 210 ermöglicht. Eine zweite, sich mit dem einen Ende in die durch das Ventilgehäuse 220 und die obere Oberfläche 190 gebildete Druckausgleichskammer 210 und mit dem anderen Ende in die Ausstoßöffnung 26 des feststehenden Förder­ elementes 24 hinein erstreckende Bohrung bildet einen zweiten Druckausgleichs­ kanal 270. Das zweite Ende der zweiten Bohrung schneidet dabei die Ausstoßöff­ nung 26.

Das Ventilgehäuse 220 ist in dem in den Figuren bevorzugten Ausführungsbeispiel durch zwei Führungsbolzen 250 fest mit dem feststehenden Förderelement 24 ver­ bunden. Die Führungsbolzen 250 erstrecken sich durch geeignete Bohrungen 222 hindurch in das Ventilgehäuse 220. Die Fig. 3 und 4 zeigen besonders deutlich die bevorzugte Anordnung der Führungsbolzen 250. Die Führungsbolzen 250 sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses 220 angeordnet, so daß der Ventilkörper 240 zwischen den Führungsbolzen 250 angeordnet ist. Die Füh­ rungsbolzen 250 dienen einerseits der Führung des Ventilkörpers 240 zwischen seiner geöffneten und geschlossenen Position, andererseits der Befestigung des Ventilgehäuses 220. Die Führungsbolzen 220 begrenzen den Bewegungsraum des Ven­ tilkörpers 240 und verhindern so eine Versetzung des Ventilkörpers 240. Des­ weiteren gewährleisten sie eine ordnungsgemäße Abdichtung der der oberen Ober­ fläche 190 ausgebildeten, das obere Ende des ersten Druckausgleichskanals 260 bildenden Öffnung durch den Ventilkörper 240.

In dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Führungsbolzen 250 glatte Führungsbereiche und mit Gewinden ver­ sehene Endbereiche auf. Diese mit Gewinden versehenen Endbereiche der Füh­ rungsbolzen 250 erstrecken sich in in den Figuren nicht gezeigte, im feststehen­ den Förderelement 24 ausgebildete, mit entsprechenden lnnengewinden versehene Bohrungen. Das Ventilgehäuse 220 kann beispielsweise durch Schweißen an der oberen Oberfläche 190 befestigt sein. Ebenso könnte das Ventilgehäuse 220 der­ art an der oberen Oberfläche 190 befestigt sein, daß die Bohrungen 220 für die Führungsbolzen 250 mit einem Innengewinde versehen sind und einen entsprechend mit einem Außengewinde versehenen Bereich der Führungsbolzen 250 aufnehmen, so daß in einem solchen alternativen Ausführungsbeispiel keine Bohrungen in dem feststehenden Förderelement 24 erforderlich sind. Das in den Fig. 1 bis 7 all­ gemein dargestellte Ventilgehäuse 220 weist einen im wesentlichen rechteckigen Körper mit einem sich nach unten bis zum unteren Ende des Ventilgehäuse 220 er­ streckenden Wandbereich 224 auf. Der Wandbereich 224 erstreckt sich bis zu ei­ ner Stirnseite 226, die zur abdichtenden Anlage an der oberen Oberfläche 190 eben ausgebildet ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Ven­ tilgehäuse 220 und der oberen Oberfläche 190 keine gesonderte Dichtung erfor­ derlich. Jedoch könnte zur Verbesserung der Dichtwirkung zwischen dem Ventil­ gehäuse 220 und der oberen Oberfläche 190 eine geeignete Kunststoffdichtung oder ein dichtendes Material, z. B. eine geeignete Dichtschnur verwendet wer­ den.

Wenn das Ventilgehäuse 220 mittels der Führungsbolzen 250 an der oberen Ober­ fläche 190 befestigt ist, ist innerhalb des Ventilgehäuses 220 durch eine im wesentlichen ebene innere Oberfläche 228 und den sich nach unten erstreckenden Wandbereich 224 ein die Druckausgleichskammer 210 umfassender Hohlraum gebildet. Die innere Oberfläche 228 verläuft im wesentlichen parallel zur oberen Ober­ fläche 190 des feststehenden Förderelementes 24 und weist eine Mehrzahl mit dem Ventilkörper 240 kontaktierende Ausstülpungen 230 auf. Die Ausstülpungen 230, dienen als Anschlag für den Ventilkörper 240 in seiner geöffneten Position. In dem in Fig. 7 bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei parallel zu­ einander angeordnete Ausstülpungen 230 vorgesehen, wobei jede der Ausstülpungen 230 geradlinig ausgebildet ist. Obwohl die Ausstülpungen 230 orthogonal zur Längsachse den Ventilkörper 240 verlaufen, könnten sie ebenso parallel zur Längsachse des Ventilkörpers 240 angeordnet sein. Darüber hinaus müssen diese Ausstülpungen 230 nicht geradlinig ausgebildet sein, sie können ebenso als sich nach unten erstreckende halbkugelförmige oder konische Ausformungen aus­ geführt sein.

Der Ventilkörper 240 ist vorzugsweise als im wesentlichen dünnes, planebenes Bauteil mit einander gegenüberliegenden Endbereichen 244 ausgebildet. Jeder dieser Endbereiche 244 weist zwei halbkugelförmige Ausstülpungen 245 mit ei­ nem zwischen den Ausstülpungen 245 vorgesehenen bogenförmigen Bereich 246 auf. Die Ausgestaltung der Endbereiche 244 dient zur engen Anlage an den Führungs­ bolzen 250. Der Radius des bogenförmigen Bereiches 246 des Endbereiches 244 ist so bemessen, daß zur freien Bewegbarkeit des Ventilkörpers 240 zwischen dem Ventilkörper 240 und dem Führungsbolzen 250 ein Spiel von einigen hundertstel Millimetern vorhanden ist. Die Fig. 2 bis 6 zeigen die Anordnung des Ventil­ körpers 240 im Druckausgleichsventil 200.

Im Betrieb ist der Elektromotor 50 eingeschaltet, so daß der Anker 54 und die Abtriebswelle 56 drehangetrieben werden. Diese Drehbewegung wird durch das Schwenkglied 34 in eine bezüglich des feststehenden Förderelementes 24 umlaufen­ de, drehfeste Bewegung des umlaufenden Förderelementes 28 umgewandelt. Die in­ einander eingreifenden feststehenden und umlaufenden, evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselemente 30, 32 bilden so eine Mehrzahl von Taschen mit sich von den radial äußeren Enden der Begrenzungselemente 30, 32 zur Mitte der Begrenzungselemente 30, 32 hin verringerndem Volumen.

Beim Betrieb des Elektromotors 50 wird Kältemittel aus der in den Figuren nicht ge­ zeigte Kälteanlage durch die Ansaugöffnung 40 in den unter Ansaugdruck stehen­ den Bereich 38 des Verdichters 20 gezogen. Das gasförmige Kältemittel strömt dann durch bzw. über die Bauteile des Elektromotors 50 und reißt mit seiner Strömung einen Teil des im Ölsammelbehälter 58 befindlichen Öles mit. Das mit Öl beladene Kältemittel wird dann in der Mehrzahl der durch die ineinander ein­ greifenden Begrenzungselemente 30, 32 der Förderelemente 24, 28 gebildeten Taschen verdichtet und durch die Ausstoßöffnung 26 ausgestoßen. Das ausge­ stoßene, mit Öl beladene gasförmige Kältemittel drückt den beweglichen Ven­ tilkörper 140 in seine geöffnete Position, wodurch das nunmehr unter Aus­ laßdruck stehende Kältemittel in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 ausgestoßen wird und durch die Ausstoßöffnung 42 in die in den Figuren nicht gezeigte Kälteanlage zurückströmt.

Ein Teil des unter Auslaßdruck stehenden Kältemittels strömt in den zweiten Druckausgleichskanal 270 und von dort aus in die im Ventilgehäuse 220 ausge­ bildete Druckausgleichskammer und füllt diese mit unter Auslaßdruck stehendem Kältemittel auf. Wenn das im ersten Druckausgleichskanal 260 befindliche Kälte­ mittel unter Ansaugdruck steht, wird der Ventilkörper 240 durch die Schwerkraft und den zwischen dem unter Auslaßdruck stehenden Kältemittel und dem unter An­ saugdruck stehenden Kältemittel auftretenden Druckunterschied in seine geschlos­ sene Position gedrückt. In dieser Position verdeckt der Ventilkörper 240 den ersten Druckausgleichskanal 260 in abdichtender Weise und verhindert dabei ei­ nen Kältemittelstrom durch den ersten Druckausgleichskanal 260.

Durch Abschalten des Elektromotors 50 bewegt sich der Ventilkörper 140 unmittel­ bar in seine geschlossene Position, wodurch der Ventilkörper 140 die Ausstoß­ öffnung 26 in abdichtender Weise überdeckt. Dadurch wird ein Rückströmen des Kältemittels von dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 in die Ausstoß­ öffnung 26 verhindert. Das unter Auslaßdruck stehende Kältemittel kann so lange eine Rückwärtsdrehung des umlaufenden Förderelementes 28 bewirken, bis der in der Ausstoßöffnung 26, dem zweiten Druckausgleichkanal 270 und der Druckaus­ gleichskammer 210 in dem Ventilgehäuse 220 herrschende Druck auf einen Wert ab­ gefallen ist, bei dem eine Rückwärtsdrehung des Verdichters nicht mehr möglich ist. Das in den zuvor genannten Bauteilen befindliche Volumen an Kältemitteln ist jedoch recht gering. In diesem Betriebszustand verbleiben sowohl der Ventil­ körper 140 als auch der Ventilkörper 240 in ihren geschlossenen Positionen. Dies liegt an der Wirkung des auf die Ventilkörper 140, 240 wirkenden Drucks in Ver­ bindung mit der auf die Ventikörper 140, 240 wirkenden Schwerkraft.

Im Falle einer ungewollten oder gewollten Rückwärtsdrehung des umlaufenden Förderelementes 28 relativ zum feststehenden Förderelement 24 wirken das feststehende Begrenzungselement 30 und das umlaufende Begrenzungselement 32 als Ausdehnvorrichtung, so daß Kältemittel aus der Ausstoßöffnung 26 heraus gesaugt wird. Der in der Ausstoßöffnung 26 herrschende Kältemittel­ druck wird unter den Ansaugdruck des Kältemittels abgesenkt, so daß Kälte­ mittel aus dem zweiten Druckausgleichskanal 270 und der Druckausgleichs­ kammer 120 abgesaugt wird. Sobald das Kältemittel aus dem zweiten Druck­ ausgleichskanal 270 und aus der Druckausgleichskammer 210 abgesaugt ist, liegt der im Ventilgehäuse 220 herrschende Kältemitteldruck unter dem An­ saugdruck. Der im ersten Druckausgleichskanal 260 herrschende Kältemittel­ druck unterschreitet dann den in der Druckausgleichskammer 210 herrschenden Kältemitteldruck, wodurch der Ventilkörper 240 entlang der Führungsbolzen 250 bis zur Anlage an den Ausstülpungen 230 an seine geöffnete Position ge­ drückt wird. Das so aus dem ersten Druckausgleichskanal 260 in die im Ventil­ gehäuse 220 ausgebildete Druckausgleichskammer 210 strömende Kältemittel strömt durch das Ventilgehäuse 220 über den zweiten Druckausgleichskanal 270 in die Ausstoßöffnung 26, wodurch Kältemittel zu den Begrenzungselementen 30, 32 ge­ fördert wird. Dieses ölbeladene Kältemittel sorgt für eine Schmierung der Be­ grenzungselemente 30, 32 und verhindert so eine Beschädigung der Begrenzungsele­ mente 30, 32 aufgrund mangelnder Schmierung. Zusätzlich wird so eine Beschädi­ gung der Begrenzungselemente 30, 32 aufgrund extrem niedriger Drücke an den inneren Enden der Begrenzungselemente 30, 32 durch Versorgung der von den Be­ grenzungselementen 30, 32 gebildeten Taschen mit Kältemittel verhindert.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeipiel des erfindungsgemäßen Verdichters. Das Druckausgleichsventil 200a ist an der oberen Oberfläche 190a des feststehenden Förderelementes 24a angeordnet. Wie in dem zuvor erörterten bevorzugten Ausführungsbeispiel gehört zu dem Druckausgleichsventil 200a ein Ventilgehäuse 220a. Das Ventilgehäuse 220a bildet zusammen mit der oberen Ober­ fläche 190a eine Druckausgleichskammer, in der ein Ventilkörper 240a zwischen seiner geöffneten und geschlossenen Position bewegbar ist. Das Ventilgehäuse 220a ist durch zwei Führungsbolzen 250a mit dem feststehenden Förderelement 24a verbunden. Die Führungsbolzen 250a erstrecken sich durch in dem Ventilgehäuse 220a vorgesehene Bohrungen 222a für die Führungsbolzen 250a. ln dem Ventil­ gehäuse 220a sind zwei Schraubenfedern 280a angeordnet. Jede dieser Schrauben­ federn 280a ist koaxial um jeweils einen der Führungsbolzen 250a zwischen den Ventilkörper 240a und dem Ventilgehäuse 220a angeordnet. Alternativ dazu könn­ te anstelle der Schraubenfeder 280a eine Blattfeder oder eine einzige Schrau­ benfeder zwischen den Führungsbolzen 250a angeordnet sein. Die Schraubenfedern 280a drücken den Ventilkörper 240a in seine geschlossene Position. Vorzugsweise weisen die Schraubenfedern 280a eine geringe Federkonstante k zur Erzeugung ei­ ner geringstmöglichen, den Ventilkörper 240a in seine geschlossene Position drüc­ kende Kraft auf. Dadurch läßt sich der Ventilkörper 240 auf Änderungen der Kälte­ mitteldrücke schnell in die geschlossene Position verbringen.

Im Betrieb ist der zuvor als zweites Ausführungsbeispiel vorgestellte Verdich­ ter ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Schraubenfedern 280a be­ wirken jedoch, daß der Ventilkörper 240a dann in seiner geschlossenen Position verbleibt oder in seine geschlossene Position zurückkehrt, wenn der in der Aus­ stoßöffnung 26a herrschende Kältemitteldruck zusammen mit dem von den Schrau­ benfedern 280a auf den Ventilkörper 240a ausgeübten Druck den Ansaugdruck des Kältemittels überschreitet.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Rotationsverdichters. Das Ventilgehäuse 220b weist in der Druckausgleichs­ kammer ausgebildete integrale Führungsbereiche 225b auf. Die Führungsbereiche 225b sind integraler Bestandteil der sich nach unten erstreckenden Wandung 244b, liegen in derselben Ebene wie die Stirnseite 226b der Wandung 244b und verlau­ fen parallel zu der inneren Oberfläche 228b. Die Führungsbereiche 225b sind vorzugsweise halbzylindrisch mit einer Achse parallel zu den Achsen der sich durch das Ventilgehäuse 220b erstreckenden Bohrungen 222b für die Führungsbol­ zen ausgebildet. Im Betrieb ist dieses Ausführungsbeispiel identisch mit dem zuvor erörterten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsverdich­ ters. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch keine Führungsbolzen 250b er­ forderlich. Es können zur Befestigung des Ventilgehäuses 220b Standardschrauben verwendet werden. Ebenso könnte das Ventilgehäuse 220b mittels Epoxidharz mit dem feststehenden Förderelement 24b verbunden werden. Somit wäre ein solches Ausführungsbeispiel bezüglich der Großserienfertigung kostengünsti­ ger.

Die Bauteile des Druckausgleichsventils 200 sind vorzugsweise aus geeig­ neten Stahllegierungen hergestellt. Es ist zwar möglich, das Ventilgehäuse 220 insgesamt durch spanabhebende Bearbeitung herzustellen, jedoch wird das Ventilgehäuse 220 vorzugsweise geschmiedet, gegossen oder pulvermetal­ lurgisch hergestellt. Die Bohrungen 222 und die Stirnseite 226 des Wandbe­ reichs 224 werden entweder gebohrt oder gefräst. Der Ventilkörper 240 wird vorzugsweise durch Gesenkpressen hergestellt, obwohl der Ventilkörper 240 ebenso durch Gießen oder Schmieden herstellbar ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Druckausgleichskanal 260 in einem Winkel von 55° zur Vertikalen angeordnet. Der zweite Druckaus­ gleichskanal 270 ist in einem Winkel von 37° zur Vertikalen angeordnet. Die Winkel der Druckausgleichskanäle zur Vertikalen können innerhalb eines an­ gemessenen Bereiches verändert werden. Dabei muß lediglich sichergestellt werden, daß die Enden der Druckausgleichskanäle so angeordnet sind, daß das Kältemittel ungehindert strömen kann.

Bei einem Rotationsverdichter nach der vorliegenden Erfindung ist auf ein­ fache und preiswerte Weise verhindert, daß bei ungewollter oder gewollter Rückwärtsdrehung eine Beschädigung des Verdichters stattfinden kann. Des­ weiteren bietet die vorliegende Erfindung dahingehend Vorteile, daß nur geringe oder überhaupt keine Einstellarbeiten bzw. lnstandhaltungsarbei­ ten erforderlich sind. Desweiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Rotations­ verdichter im wesentlichen kein Versagen aufgrund von Materialermüdung auf­ treten, da hier keine elastomeren oder andere Komponenten gedehnt oder ge­ bogen werden und dabei ermüden. Schließlich weist der erfindungsgemäße Ro­ tationsverdichter ein geringes Gewicht auf, was sich nicht nachteilig auf den Wirkungsgrad des Verdichters aufwirkt.

Claims (10)

1. Rotationsverdichter zur Verdichtung von Kältemittel, mit einem hermetischen Gehäuse (22), einem in dem Gehäuse (22) angeordneten, den Verdichter (20) in einen unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) und einen unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) unterteilenden feststehenden Förderelement (24, 24a, 24b) und einem umlaufenden Förderelement (28), wobei das feststehende Förderelement (24, 24a, 24b) eine sich durch das Förderelement (24, 24a, 24b) hindurch erstreckende Ausstoßöffnung (26, 26a) zum Ausstoßen von Kältemittel in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) aufweist, wobei ein Auslaß-Rückschlagventil (100) zur Verhinderung einer Rückströmung von Kältemittel aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) zurück in die Ausstoßöffnung (26, 26a) am feststehenden Förderelement (24, 24a, 24b) angeordnet ist und wobei zum Antrieb des umlaufenden Förderelementes (28) in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) im Gehäuse (22) eine Antriebsvorrichtung (50) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im feststehenden Förderelement (24, 24a, 24b) ein sich durch dieses Förderelement (24, 24a, 24b) hindurch erstreckender Druckausgleichskanal (260, 270; 260a, 270a) ausgebildet ist, daß der Druckausgleichskanal (260, 270; 260a, 270a) einlaßseitig mit dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) verbunden ist und auslaßseitig in die Ausstoßöffnung (26, 26a) im feststehenden Förderelement (24, 24a, 24b) vor dem Auslaß-Rückschlagventil (100) mündet, daß im Druckausgleichskanal (260, 270; 260a, 270a) ein Druckausgleichsventil (200) angeordnet ist, daß das Druckausgleichsventil (200) als Rückschlagventil ausgebildet ist und geschlossen ist, wenn der Auslaßdruck des Kältemittels größer ist als der Ansaugdruck, hingegen öffnet, wenn der Auslaßdruck des Kältemittels geringer ist als der Druck im unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) - was insbesondere bei rückwärtsdrehendem Förderelement (28) auftritt -, so daß dann Kältemittel aus dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) durch den Druckausgleichskanal (260, 270; 260a, 270a) zur Ausstoßöffnung (26, 26a) strömen kann.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (200) in dem unter Ausladruck stehenden Bereich (36) des Gehäuses (22) am feststehenden Förderelement (24, 24a, 24b) angeordnet ist.

3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (200) ein einen Ventilkörper (240, 240a) aufnehmendes Ventilgehäuse (220, 220a, 220b) auf der Oberfläche (190, 190a) feststehenden Förderelementes (24, 24a, 24b) aufweist.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sperren des Druckausgleichskanals (260, 270; 260a, 270a) der Ventilkörper (240, 240a) an der Oberfläche (190, 190a) des feststehenden Förderelementes (24, 24a, 24b) zur Anlage kommt.

5. Verdichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (220, 220a, 220b) gemeinsam mit der Oberfläche (190, 190a) des feststehenden Förderelementes (24, 24a, 24b) eine Druckausgleichskammer (210) bildet.

6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (200) in seine Schließstellung vorgespannt ist, insbesondere durch eine Feder (280a).

7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (200) eine Ventilhubbegrenzung (230) aufweist.

8. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskanal (260, 270; 260a, 270a) in einen ersten, sich vom mit dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) verbundenen Einlaß zum Druckausgleichsventil (200) erstreckenden Druckausgleichskanal (260, 260a) und einen zweiten, sich vom Druckausgleichsventil (200) bis zur Mündung in die Ausstoßöffnung (26, 26a) erstreckenden zweiten Druckausgleichskanal (270, 270a) unterteilt ist.

9. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (200) als schnell schaltendes Plattenventil mit einer Ventilplatte (240, 240a) als Ventilkörper ausgeführt ist.

10. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaß-Rückschlagventil (100) als schnell schaltendes Plattenventil mit einer Ventilplatte (140) als Ventilkörper ausgeführt ist.